富锂层状固溶体材料作为一种具有较高比容量,高的工作电压的新型锂离子正级材料。但是,这类具有很高的首次不可逆容量,以及低的电子电导率的特性使它无法获得很好的倍率性能;同时,在充放电的过程中会发生结构的变化,使它的功率密度显著降低,严重阻碍了它的实际应用。因此,需要对富锂固溶体材料进行合成工艺优化以及进一步的改性。本文以富锂锰基固溶体正极材料为基础,设计三电子(Cr³⁺?Cr⁶⁺)充放电体系的固溶体材料Li_1.27Cr_0.2Mn_0.53O₂。在该材料中,Cr元素为电化学活性元素,价态变化以维持锂脱嵌过程中化学价态的平衡;Mn元素保持价态(Mn⁴⁺)不变,对材料中起到稳定结构的作用。研究中在不同的煅烧温度（900℃,950℃,1000℃）合成纯相的固溶体材料。所得三种材料在0.1C下的电化学性能分别为:171.4 mAh/g,195.2 mAh/g,180.6 mAh/g,接近理论容量值。研究进一步发现,层状Li_1.27Cr_0.2Mn_0.53O₂正级材料提供接近理论值容量和100次循环后具有95.1%的容量保持率。XPS测试证实,这种电化学行为归因于Cr³⁺/Cr⁶⁺氧化还原对而不是Mn。为了进一步提高材料的性能,制备了Li_1.27-xRb_xC_r0.2Mn_0.53O₂正极材料,发现Rb掺杂同时改善了材料初始比容量,库伦效率和倍率性能。制备的样品中,3%Rb掺杂的Rb_0.03Li_1.24Cr_0.2Mn_0.53O₂材料呈现出最好的结果。该材料的初始放电容量为224.9mAh/g,50次循环后容量保持率为98.8%,在5C倍率下仍有92.0mAh/g的比容量,有着潜在的应用价值。研究中还制备了Li_1.27Cr_0.2Mn_0.53-xCu_xO₂材料。通过Cu²⁺离子的取代,对材料电化学性能进行改性。研究中发现3%Cu²⁺合成的固溶体材料,样品Li_1.27Cr_0.2Mn_0.5Cu_0.03O₂在0.1C倍率下首次放电比容量达到230.6mAh/g。另一方面在倍率方面,0.2C进行循环时,材料放电比容量为200mAh/g,当倍率增加到2C时,材料放电比容量为150mAh/g。5C倍率下,掺杂量为3%的样品放电比容量97.9mAh/g,具有明显的应用价值。